CN111459129A - 一种电气系统故障过程中故障事件重要性确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电气系统故障过程中故障事件重要性确定方法，其特征在于，对电气系统故障过程中故障事件重要性进行分析，通过抑制事件发生来分析原始故障模式和抑制后故障模式的变化来衡量故障事件重要性，衡量指标包括致障率、复杂率、重要性和综合重要性，从不同角度对事件重要性进行分析，可用于分析各故障事件在各指标内对故障模式的影响情况，从而得到电气系统故障过程中故障事件的重要性。
Description
技术领域
本发明涉及电气系统安全领域，特别是涉及分析各故障事件对故障模式的影响情况，从而得到电气系统故障过程中故障事件的重要性。
背景技术
电气系统在当今各行各业都发挥着重要作用，现代工业生产大到航天国防，小到电路板都是电气系统的一种形式。因此研究电气系统故障过程成为解决电气系统故障，维护电气系统安全的关键。电气系统故障表面看是一种瞬时过程，但实际上是一种故障发展过程。过程中电气系统元件可能发生失效事件，这些失效事件相互影响，进而影响元件可靠性，最终导致电气系统故障。因此如何分析电气系统过程中各种故障事件，特别是确定故障事件对电气系统故障影响重要程度，成为在有限资源情况下避免电气系统故障的重要措施。
结合电气系统故障过程，实际上是通过阻止一个或几个故障事件发生，达到预防电气系统故障发生的目的。研究抑制某个事件后，系统故障过程的变化，得到故障模式。并与原始电气系统故障过程得到的故障模式进行对比。研究差别可判断抑制该事件对防止该故障模式的作用。该方法可解决，1)从破坏故障过程角度研究事件重要性；2)对于同一系统故障，分析不同故障模式导致系统故障事件发生的难易程度；3)抑制某个事件后，对同一系统故障，分析不同故障模式存在的可能性；4)抑制某个事件后，对同一系统故障，故障模式数量的变化情况；5)抑制某个事件后，对同一系统故障，故障模式演化过程的变化情况。
在具体实施方法前，处理工作包括建立电气系统故障过程描述和电气系统故障网络，及因果关系组，电气系统故障过程描述是根据电气系统中各元件发生故障事件之间的因果关系绘制的，电气系统故障网络是将各元件故障事件根据因果关系绘制的网络图，因果关系组是根据电气系统故障网络中原因事件和结果事件的对应关系确定，并将这些关系组成集合，传递概率为原因事件导致结果事件的概率，根据因果关系组中各个关系之间的关系得到系统故障过程表达式，确定故障模式，使用致障率、复杂率、重要性和综合重要性计算各指标对各故障模式的影响情况。关系事件：将事件间逻辑关系等效为事件。
发明内容
一种电气系统故障过程中故障事件重要性确定方法，其特征在于，对电气系统故障过程中故障事件重要性进行分析，通过抑制事件发生来分析原始故障模式和抑制后故障模式的变化来衡量故障事件重要性，衡量指标包括致障率、复杂率、重要性和综合重要性，从不同角度对事件重要性进行分析，可用于分析各故障事件在各指标内对故障模式的影响情况，从而得到电气系统故障过程中故障事件的重要性。
根据权利要求1所述一种电气系统故障过程中故障事件重要性确定方法，其特征在于，研究电气系统故障过程中的事件重要性，使用四个衡量指标进行故障事件重要性分析，
定义1致障率：电气系统故障过程中，去掉某故障事件后，分析得到的故障模式数量与未去掉该事件得到故障模式数量的比值，并用1减去，如式1所示，
式中：F(ei)表示故障起始事件ei导致电气系统故障事件发生的可能性；N表示故障过程蕴含的所有故障模式数量；N(ei)表示去掉ei后的故障过程蕴含的故障模式数量，
F(ei)越大证明去掉该事件后，电气系统故障过程导致电气系统故障事件发生的渠道减小的越多，对减少故障发生模式越重要；
定义2复杂率：电气系统故障过程中，去掉某故障事件后，分析得到故障模式中传递概率数量的平均值与未去掉该事件得到的故障模式传递概率数量平均值的比值，如式(2)所示，
式中：C(ei)表示故障起始事件ei导致电气系统故障事件发生的复杂性；L表示未去掉该故障事件得到的故障模式传递概率数量平均值；L(ei)去掉ei后得到的故障模式传递概率数量平均值，
C(ei)越大代表去掉该故障事件没有阻断故障过程，且增加了故障过程经历的事件，需要更多传递概率，这将导致电气系统故障事件发生更加困难，有利于电气系统故障事件防治；
定义3事件重要性：以不同事件的致障率与所有事件致障率和的比值衡量该事件的存在对电气系统故障过程的影响，如式(3)所示，
式中：K(ei)表示故障起始事件ei的重要性，越大对电气系统故障事件影响程度越大；
定义4综合重要性：在重要性基础上考虑复杂率，衡量该故障事件的存在对故障过程的影响，如式(4)所示，
式中：Kc(ei)表示故障起始事件ei的综合重要性，越大对电气系统故障事件影响程度越大。
附图说明
图1电气系统故障过程描述
图2电气系统故障网络
具体实施方式
对某一简单电气系统故障发生过程进行描述，形成电气系统故障过程描述如图1所示。
图1代表了原始的电气系统故障过程描述。图2代表电气系统故障网络。a、b、c、d、e、f、g、h和i表示事件，即电气元件发生的故障事件。X1+表示关系事件，即a、d和g之一发生可导致e发生。X2+表示关系事件，即b和e之一发生可导致c发生。X3+表示关系事件，即e和h之一发生可导致i发生。X4+表示关系事件，即c和i之一发生可导致f发生。虚线箭头和实线箭头表示事件发生的传递，由原因事件指向结果事件。虚线箭头传递的概率为1，因此略去，则传递概率集合TP＝{p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9,p10,p11}。将a，d作为故障起始事件，f作为电气系统故障事件。原因事件集合CE＝{a,b,c,d,e,g,h,i}；结果事件集合RE＝{d,c,e,f,g,h,i}。
根据图2过程建立关系组，Γ＝{b＝p1a,g＝p12d,e＝p2a+p11d+p10g,h＝p9e,c＝p3b+p4e,i＝p6e+p8h,f＝p7i+p5c；}。他们代表个各故障事件之间的因果关系。得到系统故障过程表达式：T＝p5p3p1a+p5p4p2a+p5p4p11 d+p5p4p10p12 d+p7p6p2 a+p7p6p11 d+p7p6p10p12 d+p7p8p9p2 a+p7p8p9p11 d+p7p8p9p10p12a和d及f不能去掉，因此研究时去掉的事件包括c,b,e,g,h,i。分别去掉他们，根据式(1)～(4)得到的故障模式如表1所示。
表1故障模式分析表
注：T表示原始演化过程中故障模式的传递概率数，T(ei)表示去掉故障事件后故障过程中故障模式的传递概率数。
对致障率进行分析，e>i>c>g＝h>b。说明对该电气系统故障过程，去掉e可使故障模式减少到最少，去掉b可使故障模式减少到最多。如果这些故障事件抑制难度相当，应该抑制e,i事件提高故障抑制效率。
对复杂率进行分析，c>b>1>g＝h＝c>e。说明对该电气系统故障过程，去掉c使各故障模式更为复杂。去掉c使电气系统故障过程变得更长，经历更多传递概率。由于传递概率小于1，因此使故障模式更难以发生，有利于该系统故障抑制。因此c和b的抑制有利于电气系统故障事件抑制。同时g、h、c和e的复杂率小于1，因此他们受到抑制后，使电气系统故障过程缩短，经历的传递概率减少，使故障模式更易发生，不利于电气系统故障事件抑制。
对重要性进行分析，e>i>c>g＝h>b。这与致障率的排序相同，表示了这些事件重要性的百分比，是归一化量。
对综合重要性进行分析，e>i>c>h＝g>b。综合考虑重要性和复杂率，并进行归一化得到的各故障事件重要性。由于例中的复杂率变化不大，因此导致其排序与重要性相同。但实际数值与重要性有所区别。复杂率大于1表示使故障更难发生，有利于控制。所以复杂率大于1的事件的综合重要性减小；相反小于1的事件的综合重要度增加。
与以往方法相比本方法可解决：1)从破坏故障过程角度研究事件重要性；2)对于同一系统故障，分析不同故障模式导致系统故障事件发生的难易程度；3)抑制某个事件后，对同一系统故障，分析不同故障模式存在的可能性；4)抑制某个事件后，对同一系统故障，故障模式数量的变化情况；5)抑制某个事件后，对同一系统故障，故障模式演化过程的变化情况。
Claims (2)
1.一种电气系统故障过程中故障事件重要性确定方法，其特征在于，对电气系统故障过程中故障事件重要性进行分析，通过抑制事件发生来分析原始故障模式和抑制后故障模式的变化来衡量故障事件重要性，衡量指标包括致障率、复杂率、重要性和综合重要性，从不同角度对事件重要性进行分析，可用于分析各故障事件在各指标内对故障模式的影响情况，从而得到电气系统故障过程中故障事件的重要性。
2.根据权利要求1所述一种电气系统故障过程中故障事件重要性确定方法，其特征在于，研究电气系统故障过程中的事件重要性，使用四个衡量指标进行故障事件重要性分析，定义1致障率：电气系统故障过程中，去掉某故障事件后，分析得到的故障模式数量与未去掉该事件得到故障模式数量的比值，并用1减去，如式1所示，
式中：F(ei)表示故障起始事件ei导致电气系统故障事件发生的可能性；N表示故障过程蕴含的所有故障模式数量；N(ei)表示去掉ei后的故障过程蕴含的故障模式数量，
F(ei)越大证明去掉该事件后，电气系统故障过程导致电气系统故障事件发生的渠道减小的越多，对减少故障发生模式越重要；
定义2复杂率：电气系统故障过程中，去掉某故障事件后，分析得到故障模式中传递概率数量的平均值与未去掉该事件得到的故障模式传递概率数量平均值的比值，如式(2)所示，
式中：C(ei)表示故障起始事件ei导致电气系统故障事件发生的复杂性；L表示未去掉该故障事件得到的故障模式传递概率数量平均值；L(ei)去掉ei后得到的故障模式传递概率数量平均值，
C(ei)越大代表去掉该故障事件没有阻断故障过程，且增加了故障过程经历的事件，需要更多传递概率，这将导致电气系统故障事件发生更加困难，有利于电气系统故障事件防治；
定义3事件重要性：以不同事件的致障率与所有事件致障率和的比值衡量该事件的存在对电气系统故障过程的影响，如式(3)所示，
式中：K(ei)表示故障起始事件ei的重要性，越大对电气系统故障事件影响程度越大；
定义4综合重要性：在重要性基础上考虑复杂率，衡量该故障事件的存在对故障过程的影响，如式(4)所示，
式中：Kc(ei)表示故障起始事件ei的综合重要性，越大对电气系统故障事件影响程度越大。
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| CN112433926A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-02 | 中国建设银行股份有限公司 | 基于it产品的故障分析方法、系统、设备和存储介质 |
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